تصور کنید که گروهی از فرماندهان نظامی، در فاصله‌های دور از یکدیگر، باید تصمیم بگیرند آیا به جنگ بپردازند یا عقب‌نشینی کنند، در حالی که چند نفری از آن‌ها خائن هستند و اطلاعات غلط پخش می‌کنند. اگر این تصمیم اشتباه باشد، کل ارتش نابود می‌شود! این سناریو دقیقاً به مسئله ژنرال‌های بیزانسی (Byzantine Generals Problem) اشاره دارد، که در سال ۱۹۸۲ توسط سه دانشمند کامپیوتر برای توصیف چالش‌های اصلی سیستم‌های توزیع‌شده ابداع شد: چگونه نودها بدون اعتماد کامل به یکدیگر، به توافق برسند؟ به عنوان یک وبلاگ‌نویس با تجربه در حوزه وب۳، همیشه این مسئله را به عنوان پایه‌ای برای درک امنیت بلاکچین می‌بینم، جایی که اعتماد و خیانت در هر تراکنش نقش کلیدی ایفا می‌کنند.

A dramatic, moonlit medieval landscape depicting the Byzantine Generals Problem. Four armored generals stand on separate, craggy mountain peaks, holding glowing scrolls with symbols of loyalty and betrayal. A precarious rope bridge spans a deep chasm between two peaks, with figures (messengers) crossing it. A burning castle is visible in the valley below, emphasizing the high stakes of communication and trust in a distributed system. The text "BYZANTINE GENERALS PROBLEM: Trust & Treachery in Distributed Systems" is prominently displayed.

بیایید صحنه را تصور کنیم: تعدادی ژنرال دور یک قلعه محاصره کرده‌اند. آن‌ها باید هماهنگ عمل کنند، یا حمله کنند یا عقب بکشند. ارتباط تنها از طریق پیک‌ها برقرار می‌شود، اما این پیک‌ها ممکن است گم شوند، دستگیر شوند یا پیام‌ها توسط خائنان تغییر کنند. حتی برخی ژنرال‌ها خودشان خائن‌اند و دستورات جعلی می‌فرستند.

اگر خائنان زیاد باشند یا ارتباطات مختل شود، هماهنگی غیرممکن می‌گردد. در دنیای واقعی، بلاکچین مانند یک ارتش توزیع‌شده عظیم است – هزاران کامپیوتر در سراسر جهان، بدون شناخت یکدیگر، باید یک دفتر کل مشترک را حفظ کنند. اگر این دفتر به هم بریزد، دارایی‌ها از دست می‌روند.

بنابراین، مکانیسم‌های اجماع کلید حل این معضل بیزانسی هستند. این مکانیسم‌ها تضمین می‌کنند که اکثریت نودهای صادق، حتی با وجود تعدادی نود بدخواه، در نهایت بر سر وضعیت حساب‌ها – مانند اینکه چه کسی به چه کسی بدهکار است – توافق کنند. در ایران، جایی که دسترسی به فناوری‌های نوین روزبه‌روز بیشتر می‌شود، درک این مفاهیم برای سرمایه‌گذاران محلی حیاتی است.

ابتدا CAP Theorem را بشناسیم: سیستم‌های توزیع‌شده نمی‌توانند همه چیز را داشته باشند

قبل از ورود به جزئیات اجماع، باید به قضیه CAP بپردازیم، که در سال ۲۰۰۰ توسط اریک برویر پیشنهاد و بعداً اثبات شد.

CAP مخفف سه مفهوم کلیدی است:

  • Consistency (یکپارچگی): همه نودها همیشه داده‌های به‌روز و یکسانی را می‌بینند.
  • Availability (در دسترس بودن): هر درخواستی، در هر زمانی، پاسخی دریافت می‌کند (حتی اگر داده‌ها قدیمی باشند).
  • Partition Tolerance (تحمل پارتیشن): سیستم حتی در صورت قطع شبکه یا تقسیم‌بندی، به کار خود ادامه می‌دهد.

حقیقت تلخ: در دنیای واقعی، پارتیشن‌های شبکه (مانند قطعی اینترنت، تأخیر یا از دست رفتن بسته‌ها) اجتناب‌ناپذیرند – هیچ‌کس از آن‌ها در امان نیست.

پس، سیستم‌های توزیع‌شده باید بین C و A یکی را انتخاب کنند:

  • CP (یکپارچگی + تحمل پارتیشن): در زمان تقسیم شبکه، ترجیح می‌دهند پاسخ ندهند تا داده‌ها کاملاً هماهنگ بمانند. مثلاً سیستم‌های بانکی سنتی یا ZooKeeper.
  • AP (در دسترس بودن + تحمل پارتیشن): حتی در مشکلات شبکه، خدمات را ادامه می‌دهند، هرچند داده‌ها ممکن است موقتاً ناهماهنگ باشند (و بعداً همگام شوند). مانند Cassandra یا DynamoDB در سیستم‌های تجارت الکترونیک.

بلاکچین عمدتاً به سمت AP گرایش دارد – باید پارتیشن‌ها را تحمل کند (شبکه جهانی همیشه کند است) و در عین حال در دسترس بماند. اما برای امنیت حداکثری (یکپارچگی)، از مکانیسم‌های اجماع متنوعی برای جبران استفاده می‌کند، که این امر به ویژه در شرایط شبکه‌ای ناپایدار مانند آنچه در خاورمیانه تجربه می‌کنیم، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

مقایسه مکانیسم‌های اجماع اصلی: PoW، PoS و PBFT

A clear infographic comparing Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS), and Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT). PoW is represented by a block-mining factory with lightning, emitting smoke, associated with Bitcoin and icons for energy consumption and slower chain links. PoS is shown as a tree growing from a pile of gold coins, associated with Ethereum and icons for eco-friendliness, speed, and scalability. PBFT is depicted as a network of interconnected nodes voting on a transaction, associated with Permissioned Chains and icons for instant finality, centralization, and high throughput.

حالا به اصل مطلب می‌رسیم و نگاهی به رایج‌ترین مکانیسم‌های اجماع در دنیای کریپتو می‌اندازیم.

  1. PoW (Proof of Work) – اثبات کار، غول قدیمی بیت‌کوین

این روش کلاسیک و قدرتمندترین رویکرد است.

مکانیسم آن بسیار مستقیم است:

  • برای تولید بلاک، باید یک مسئله ریاضی پیچیده حل کنید (پیدا کردن یک nonce که هش بلاک را با صفرهای ابتدایی کند).
  • اولین کسی که حل کند، بلاک را به زنجیره اضافه می‌کند و پاداش بلاک به علاوه کارمزد را دریافت می‌نماید.
  • سایر نودها هش را بررسی و تأیید می‌کنند.

مزایا:

  • امنیت فوق‌العاده: حمله ۵۱% نیاز به بیش از نیمی از قدرت محاسباتی شبکه دارد، که هزینه‌اش نجومی است.
  • غیرمتمرکزترین شکل: هر کسی با برق و سخت‌افزار می‌تواند شرکت کند، بدون نیاز به مجوز.
  • مقاوم در برابر حملات Sybil: ایجاد هویت‌های جعلی نیاز به مصرف انرژی و هزینه دارد.

معایب:

  • مصرف برق وحشتناک: بیت‌کوین سالانه برق معادل چند کشور کوچک مصرف می‌کند.
  • تولید بلاک کند (۱۰ دقیقه برای بیت‌کوین) و TPS پایین.
  • قدرت محاسباتی در دست مزارع بزرگ متمرکز شده، افراد عادی عملاً حذف می‌شوند.

  1. PoS (Proof of Stake) – اثبات سهام، عشق جدید اتریوم

اتریوم در سپتامبر ۲۰۲۲ با "ادغام" (The Merge) از PoW به PoS مهاجرت کرد.

مکانیسم ساده است:

  • برای تولید بلاک، سکه‌های خود را به عنوان وثیقه قفل کنید (stake).
  • سیستم بر اساس مقدار stake (و عوامل تصادفی/زمانی) قرعه‌کشی می‌کند و برنده بلاک را تولید می‌نماید.
    • موفقیت پاداش می‌آورد، اما رفتار بد (مانند امضای بلاک‌های متناقض) منجر به جریمه و از دست دادن stake (slashing) می‌شود.

    مزایا:

    • کاهش مصرف انرژی: پس از ادغام، اتریوم بیش از ۹۹.۹۵% انرژی کمتری مصرف می‌کند، که برای طرفداران محیط زیست عالی است.
    • سرعت بالاتر و TPS بیشتر.
    • زمان بلاک کوتاه‌تر و تأیید سریع‌تر.

    معایب:

    • ریسک تمرکز ثروت: دارندگان بیشتر سکه شانس بالاتری دارند.
    • حملات اقتصادی بالقوه ارزان‌تر (بدون نیاز به برق، فقط خرید سکه).
    • امنیت اولیه مورد تردید بود، هرچند سال‌ها عملکرد پایدار داشته.

    1. PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance) – تحمل خطای بیزانسی عملی

    این روش در زنجیره‌های مجاز و شرکتی رایج است (مانند نسخه‌های اولیه Hyperledger Fabric).

    مانند یک جلسه رأی‌گیری عمل می‌کند:

    • نودها ثابت و شناخته‌شده‌اند (زنجیره مجاز).
    • پیشنهاددهنده بلاک را پیشنهاد می‌دهد.
    • نودها در چند دور رأی‌گیری و ارتباط می‌کنند.
    • اگر بیش از ۲/۳ نود موافق باشند، بلاک تأیید می‌شود.
    • تا ۱/۳ نود بدخواه را تحمل می‌کند.

    مزایا:

    • تأیید بسیار سریع: نهاییتی در سطح ثانیه، برخلاف PoW/PoS که نیاز به تأییدهای متعدد دارند.
    • مصرف انرژی پایین.
    • قدرت بالا در برابر خطاهای بیزانسی (تحمل صریح ۱/۳ خائن).

    معایب:

    • تعداد نودها محدود (ارتباطات انفجاری می‌شود).
    • نیاز به مجوز، تمرکز بالا، مناسب زنجیره‌های عمومی نیست.

    مقایسه PoW و PoS در جدول (از دیدگاه ۲۰۲۶)

    معیارPoW (بیت‌کوین)PoS (اتریوم)
    منبع اصلیقدرت محاسباتی (برق + سخت‌افزار)مقدار سکه‌های وثیقه‌شده
    مصرف انرژیبسیار بالا (معادل مصرف برق یک کشور کوچک)بسیار پایین (کاهش بیش از ۹۹%)
    زمان بلاک۱۰ دقیقه (BTC)حدود ۱۲ ثانیه
    امنیتبسیار قوی (هزینه حمله ۵۱% نجومی)قوی (اما هزینه حملات اقتصادی پایین‌تر)
    درجه غیرمتمرکزبالا (هرچند مزارع متمرکزند)متوسط (ریسک تمرکز در استخرهای وثیقه)
    نهاییتیاحتمالی (زنجیره طولانی‌تر، پایدارتر)قطعی (در چند دقیقه غیرقابل بازگشت)
    دوستی با محیط زیستضعیفعالی
    قابلیت گسترشمتوسط (با Layer2 مانند Lightning Network)بهتر (با ارتقاهای شاردینگ)
    عامل اصلیماینرهاوالیدیتورها (بزرگان + استخرهای وثیقه)

    چرا بیت‌کوین به PoW چسبیده؟ چرا اتریوم به PoS پریده؟

    چرا بیت‌کوین PoS را رد می‌کند؟

    بیت‌کوین خود را به عنوان "طلای دیجیتال" позициони کرده.

    ارزش اصلی طلا در کمیابی و غیرقابل تغییر بودن است.

    PoW شبیه استخراج طلا: هرچه سخت‌تر، ارزشمندتر؛ هرچه شرکت‌کننده بیشتر، امن‌تر.

    تغییر به PoS یعنی "پولدارها می‌توانند طلا بیشتر چاپ کنند"، که信仰 به ارز سخت را نابود می‌کند.

    ساتوشی در وایت‌پیپر ۲۰۰۸، PoW را به عنوان دفاع اصلی با هزینه واقعی برق معرفی کرد.

    حتی در ۲۰۲۶، جامعه بیت‌کوین محکم می‌گوید: تغییر به PoS = خودکشی.

    چرا اتریوم ریسک کرد؟

    اتریوم هرگز طلای دیجیتال نبود، بلکه "کامپیوتر جهانی" است.

    هدفش DeFi، NFT، DAO و بازی‌ها است – همه نیاز به TPS بالا و کارمزد پایین دارند.

    PoW کند و گران بود، توسعه‌دهندگان همیشه شکایت داشتند.

    ویتالیک و تیم محاسبه کردند: PoS انرژی را تقریباً صفر می‌کند و راه را برای شاردینگ باز می‌نماید.

    پس از ادغام ۲۰۲۲، TPS اتریوم افزایش یافت، کارمزد gas کاهش، و اکوسیستم توسعه‌دهندگان پرجنب‌وجوش‌تر شد.

    هرچند بحث‌هایی در مورد تمرکز استخرهایی مانند Lido وجود دارد، اما انتقال کلی موفق بوده.

    خلاصه در یک جمله:

    • بیت‌کوین PoW را نگه می‌دارد برای امنیت نهایی و کمیابی غیرقابل بازگشت.
    • اتریوم به PoS رفت برای کارایی، گسترش‌پذیری و شکوفایی اکوسیستم.

    هر دو روش نقاط قوت خود را دارند، اما هر دو معضل ژنرال‌های بیزانسی را حل کرده‌اند. در دنیای توزیع‌شده، هیچ راه‌حلی کامل نیست، فقط بهترین برای نیازهای شما.

    حالا که این‌ها را فهمیدید، قدم اول را برداشته‌اید!

    پیشنهاد سه صرافی برتر جهانی کریپتو:

    برای همه‌چیز بایننس، بازی‌های حرفه‌ای OKX، و سکه‌های آلت‌کوین Gate! سریع ثبت‌نام کنید و تخفیف مادام‌العمر کارمزد بگیرید~